機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用研究

段仕平

(西華大學(xué)，四川 成都 610000)

機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用研究

段仕平

(西華大學(xué)，四川 成都 610000)

當(dāng)今機(jī)電一體化技術(shù)快速發(fā)展，但是其優(yōu)越的性能在電力行業(yè)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)發(fā)展的需求。該文首先簡單介紹機(jī)電一體化概要，然后通過分析機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，簡單探討了機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用情況。

機(jī)電一體化；電力行業(yè)；應(yīng)用

機(jī)電一體化主要是指將機(jī)構(gòu)的主要功能以及動(dòng)力、信息處理、控制等功能與電子科技相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝置與電子化控制軟件、設(shè)計(jì)有機(jī)結(jié)合，形成全新的系統(tǒng)。它具有多功能、高質(zhì)量、高可靠性、低能耗等特定功能價(jià)值，涵蓋了“技術(shù)”和“產(chǎn)品”兩個(gè)方面，是一個(gè)功能強(qiáng)大的系統(tǒng)。

當(dāng)前，機(jī)電一體化已經(jīng)發(fā)展成為了一門具有專門系統(tǒng)的學(xué)科領(lǐng)域，當(dāng)今科學(xué)發(fā)展日新月異，機(jī)電一體化也將逐漸被賦予新的內(nèi)容。

1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，“機(jī)電一體化”這個(gè)名詞越發(fā)流行，它最初只被認(rèn)作為機(jī)械與電子的簡單結(jié)合，但隨著微機(jī)性能不斷提高，以及信息技術(shù)、數(shù)據(jù)庫、光學(xué)，尤其是通信技術(shù)逐漸進(jìn)入機(jī)電一體化，機(jī)器可以通過遙控和網(wǎng)絡(luò)化實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，生產(chǎn)范圍也日益普及。

機(jī)電一體化目前多應(yīng)用于汽車制造、裝備制造、機(jī)械加工等行業(yè)，其優(yōu)越的性能在電力行業(yè)的應(yīng)用還處于初級(jí)階段。電力行業(yè)發(fā)展需要集成化、智能化，也需要人性化、綠色化，這些都是機(jī)電一體化技術(shù)能夠做到的，因此，機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足行業(yè)發(fā)展的需求，還有待進(jìn)一步地研究并投入應(yīng)用。

1.2 機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今數(shù)字化、綜合化、網(wǎng)絡(luò)化以及個(gè)性化的技術(shù)革命是以微電子、軟件、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為核心引發(fā)的，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、科技和軍事等方面發(fā)展影響深刻，也影響了機(jī)電一體化學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)。據(jù)有關(guān)預(yù)測(cè)表明，機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展方向如下所述。

(1)朝著光電一體化發(fā)展：一般由傳感、動(dòng)力、信息處理、機(jī)械結(jié)構(gòu)等部件即可組成機(jī)電一體化系統(tǒng)，加入光學(xué)技術(shù)，并利用其特點(diǎn)，能有效完善機(jī)電一體化系統(tǒng)中的傳感、動(dòng)力和信息處理部件。(2)朝著柔韌化發(fā)展：今后的機(jī)電一體化系列產(chǎn)品，會(huì)有足夠的冗余度來運(yùn)轉(zhuǎn)執(zhí)行和控制系統(tǒng)，對(duì)突發(fā)事件應(yīng)對(duì)能力加強(qiáng)，柔韌化改善。該系統(tǒng)的子系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，均服務(wù)于總系統(tǒng)，而本身也具有“自律性”，能就不同環(huán)境而做出差異反應(yīng)，同時(shí)，單個(gè)子系統(tǒng)的故障不會(huì)影響總系統(tǒng)性能發(fā)揮，使得總系統(tǒng)柔韌性加強(qiáng)。(3)朝著智能化發(fā)展：未來的機(jī)電一體化系列產(chǎn)品的“全息”特點(diǎn)將會(huì)更突出，表現(xiàn)為極強(qiáng)的智能化，這是由于信息技術(shù)、模糊技術(shù)都在快速發(fā)展，識(shí)別能力增強(qiáng)。

2 機(jī)電一體化技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用探究

2.1 交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制設(shè)計(jì)

在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，常要求用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制方向相反的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，如小車的左行、右行，機(jī)械手的上升和下降等。

交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制電氣設(shè)計(jì)如圖1所示。

要實(shí)現(xiàn)三項(xiàng)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只要把三相線當(dāng)中的任意兩相調(diào)換位置即可。如圖1，加入接觸器KM1閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，當(dāng)接觸器KM1斷開，馬克思主義論文接觸器KM2閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。

2.2 機(jī)電一體化技術(shù)在水電站廠設(shè)備中的應(yīng)用

隨著光電式互感器、智能化開關(guān)等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn)，水電廠的自動(dòng)化技術(shù)逐漸進(jìn)入到數(shù)字化階段。

(1)水電廠設(shè)備機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)分析。水電廠設(shè)備機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)主要分3層。其中過程層，隨著信息技術(shù)發(fā)展，采用了新一代光電電壓互感器、光電電流互感器，能夠直接采集數(shù)字量，提高了抗干擾和抗飽和性能，開關(guān)裝置也實(shí)現(xiàn)了緊湊化和小型化。

(2)水電廠自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)。目前，水電廠機(jī)電一體化不斷更新技術(shù)，其發(fā)展趨勢(shì)主要有智能化、人性化及用戶二次開發(fā)等。

智能化指系統(tǒng)可根據(jù)人為存儲(chǔ)的命令對(duì)事件進(jìn)行推理、判斷及歸納。在一定條件下能代替人工操縱，經(jīng)過歸納和判斷，自動(dòng)操作、提示信息，使機(jī)組安全地運(yùn)行。智能化越高，對(duì)人員要求越低，對(duì)自身及控制設(shè)備的狀態(tài)能給出準(zhǔn)確判斷、統(tǒng)計(jì)及報(bào)警提示。

2.3 機(jī)電一體化技術(shù)在電站輔機(jī)產(chǎn)品研制中的應(yīng)用

(1)微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器：該裝置典型的有UNITROP系列，響應(yīng)快、精度高、穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)緊湊、抗干擾、運(yùn)行和維護(hù)方便、可靠性高，在市場上應(yīng)用非常廣泛。UNITROL*1000、*F和*5000等自動(dòng)調(diào)節(jié)器分別適用于≤50 MW等級(jí)的無刷勵(lì)磁汽輪發(fā)電機(jī)、≤600 MW和≥135 MW等級(jí)的汽輪發(fā)電機(jī)組的自動(dòng)勵(lì)磁電壓調(diào)節(jié)器。(2)勵(lì)磁繞組絕緣電阻監(jiān)測(cè)裝置：該裝置典型的有GFDS-9001E型，采用80C196單片機(jī)技術(shù)。用來測(cè)量勵(lì)磁繞組與地之間的絕緣電阻，一般采用在線檢測(cè)的方式，監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁繞組之間絕緣情況。(3)發(fā)電機(jī)氣體純度監(jiān)測(cè)裝置：該裝置典型的有GHS-1型，由純度風(fēng)機(jī)、純度儀和變送器等部件構(gòu)成。優(yōu)點(diǎn)為：性能穩(wěn)、無污染、不漂移、維護(hù)便捷，獨(dú)有的微處理器結(jié)構(gòu)容易使壓力、環(huán)境和溫度相互補(bǔ)償，精度高。(4)勵(lì)磁電流電壓測(cè)算儀：該裝置典型的有GES-9001型，用于測(cè)量勵(lì)磁電流和電壓，并可顯示發(fā)電機(jī)的電流、電壓、功率因數(shù)、頻率、有功和無功功率以及轉(zhuǎn)子氫溫、繞組溫度等。適用范圍較廣，可供3～600 MW的發(fā)電機(jī)組使用，性能好，質(zhì)量可靠。

3 結(jié)語

機(jī)電一體化技術(shù)伴隨著當(dāng)前科技的進(jìn)步快速發(fā)展，所發(fā)揮的作用日益明顯，但是其在電力行業(yè)的應(yīng)用遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前的需求，還需要進(jìn)一步地研究并應(yīng)用。

[1] 章浩，張西良，周士沖.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究，2006,(7)：46-47.

[2] 袁中凡.機(jī)電一體化技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[3] 王中杰，余章雄.智能控制綜述[J].基礎(chǔ)自動(dòng)化，1998,(6)：1-6.

段仕平(1992.12-)，男，漢族，四川西昌人，大學(xué)本科，西華大學(xué)，機(jī)電一體化技術(shù)。

TM76

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